[发明专利]一种利用生物质制备苯甲酸的方法

说明书

本发明提供了一种利用生物质制备苯甲酸的方法，包括以下步骤：A)将生物质在第一催化剂和保护性气氛下进行反应，得到富含甲苯的中间体；所述第一催化剂为稀土分子筛复合催化剂，所述稀土分子筛复合催化剂中稀土元素的质量分数为6～8％，分子筛的质量分数为92～93％；B)将所述富含甲苯的中间体在第二催化剂和氧气氛围下进行催化氧化反应，得到苯甲酸；所述第二催化剂包括65～75％的金属氧化物和15～25％的羟基邻苯二甲酰亚胺。本发明中方法对苯甲酸具有较高的收率和选择性。

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，尤其涉及一种利用生物质制备苯甲酸的方法。

背景技术

苯甲酸是一种重要的大宗化工原料，目前我国苯甲酸产能达49万吨。苯甲酸广泛用于生产苯甲酸钠/钾、合成纤维、醇酸树脂、增塑剂、医药、香料和食品防腐剂、涂料、橡胶、烟草工业等领域，苯甲酸常作为合成苯二甲酸酯、苯甲酸酯的中间体；苯甲酸与二甘醇和三甘醇、双丙甘醇反应可生产二苯甲酸二甘醇酯、三甘醇二苯甲酸酯和二丙二醇二苯甲酸酯；在制药领域，苯甲酸用来制备苯甲酸水杨酸膏；苯甲酸也作为果汁饮料和烟草的香精使用。甲苯氧化法是工业上常用的制备苯甲酸的方法。甲苯氧化法包括甲苯气相氧化法和甲苯液相氧化法。甲苯气相氧化反应通常利用固定床反应器，在反应温度为中温并且以空气或氧气为氧化剂条件下，使用的催化剂通常采用过渡金属氧化物催化剂(钒氧化物、铁氧化物和钴氧化物)，甲苯气相氧化制备苯甲酸的方法具有产物容易分离的优点，但是反应温度高，甲苯容易发生过度氧化生成CO₂和积碳，导致苯甲酸的产率较低(文献：Srivastava K,Devra V,Rani A.Fly ash supported vanadia catalyst:An efficient catalyst forvapor phase partial oxidation of toluene in a micro-reactor.Fuel ProcessingTechnology 2014；121:1-8)。甲苯液相氧化通常使用环烷酸钴或醋酸钴作为催化剂，以空气或者氧气为氧化剂进行甲苯液相氧化反应制备苯甲酸，甲苯液相氧化法优点在于：反应温度较低，苯甲酸选择性较好，主要缺点为甲苯转化率不高、反应时间长、使用的酸性溶剂对反应装置具腐蚀作用以及后续分离复杂等不足(文献：Zhou M,Li X,Bao L,Yuan X,LuoHa.A new method for immobilization of NDHPI on SBA-15 carrier used ascatalyst for selective oxidation of toluene，Catalysis Letters 2016；146(2):383-390)。

生物质是自然界中唯一能提供可再生化学品的非石油资源，可用于制备多种芳烃类、酚类、芳香醛和芳香酸等大宗高值芳香化学品。然而，实现生物质高效定向制备芳香化学品这一目标，仍需要解决下列主要科技难题，至今为止的研究表明，采用热裂解、催化裂解、催化氧化和催化加氢等单一途径，不同程度存在目标产物选择性差和收率低的瓶颈问题，需要构建以目标产物为导向的生物质选择性裂解与中间物选择性转化的偶联反应体系。

发明内容

本发明提供了一种利用生物质制备苯甲酸的方法，本发明中的方法具有较高的收率和选择性。

本发明提供一种利用生物质制备苯甲酸的方法，包括以下步骤：

A)将生物质在第一催化剂和保护性气氛下进行反应，得到富含甲苯的中间体；

所述第一催化剂为稀土分子筛复合催化剂，所述稀土分子筛复合催化剂中稀土元素的质量分数为6～8％，分子筛的质量分数为92～93％；

B)将所述富含甲苯的中间体在第二催化剂和氧气氛围下进行催化氧化反应，得到苯甲酸；

所述第二催化剂包括65～75％的金属氧化物和15～25％的羟基邻苯二甲酰亚胺。

优选的，所述第一催化剂与所述生物质的质量比为(3～5)：1。